Расчет ЭВС, инициируемых сетевыми взрывными приборами

Источниками напряжения U_вх, подаваемого на вход сетевых взрывных приборов, служат осветительно-силовые сети или передвижные подстанции.

Напряжение этих источников U_вх стандартно и равно 127, 220, 380 и 660В.

Для расчета ЭВС в качестве исходного принимают напряжение на выходных зажимах взрывного прибора U_вых, которое связано с U_вх определенным соотношением, зависящим от схемы прибора. Для выпрямительных приборов с трехфазной мостовой схемой U_вых=2,34 U_вых.ф.=1,35 U_вых.л., а для приборов с прямым включением тока и включением в фиксированной фазе U_вых= U_вх,

где U_вых.ф., U_вх.л.- соответственно фазное и линейное напряжения питающей сети.

Критерием безотказности взрывания рассчитываемой сети является условие

I_эд≥I_н, (3.65)

где I_эд- расчетный ток, проходящий через каждый ЭД сети, А;

I_н - нормированный ток (см. табл. 3.5).

Расчет сопротивления ЭВС, инициируемых сетевыми взрывными приборами можно производить по ранее приведенным зависимостям для сетей, инициируемых конденсаторными приборами. Перечень формул для такого расчета приведен в таблице 3.7. В этой таблице приведены также формулы для определения тока.

Таблица 3.7 Формулы для проверочного расчета ЭВС при инициировании сетевыми взрывными приборами

Схемы ЭВС	Формулы для определения сопротивления ЭВС, Ом	Формулы для определения тока, А
1	2	3
Последовательная простая с парнопоследовательным включением ЭД (рис. 3.1а,б; 3.4а)	(3.6)	Iэд= (3.66)
Последовательная с парно-параллельным включением ЭД (рис. 3.4 б)	(3.13)	Iэд= (3.67)
Параллельно-пучковая при одинаковом сопротивлении ветвей (рис. 3.2а)	(3.18, 3.19)	Iэд= (3.68)
Смешанная последовательно-параллельно-пучковая при одинаковом сопротивлении групп ЭД (рис. 3.5а,б)	(3.38, 3.39, 3.40, 3.41)	Iэд= , (3.69)
Смешанная параллельно-последовательная пучковая с парно-параллельным включением ЭД при одинаковом сопротивлении групп ЭД (рис. 3.6б)	(3.50, 3.51)	Iэд= , (3.70)
Параллельно-последовательная (рис. 3.6а)	(3.59, 3.60, 3.61, 3.62)	Iэд= , (3.71)

Примеры решения задач при электрическом взрывании зарядов

Задача 1. Определите сопротивление медных магистральных проводов марки ПРН, имеющих площадь сечения S=2,5 мм² при температуре 0⁰С. Расстояние от места расположения взрывной станции до соединительных проводов 500м.

Определяем одинарную длину магистральных проводов с учетом расстояния L_ст и коэффициента запаса проводов

Находим удельное сопротивление медных проводов при температуре 0⁰С по формуле (3.4)

ρ_t=r₀(1+α(t-20⁰))=0,0175(1+0,004(0⁰-20⁰)=0,0161 Ом·мм²/м.

Рассчитываем общее сопротивление магистральных проводов с учетом уравнения (3.1) и известного сечения проводов из условия задачи

.

Задача 2. Определить общее сопротивление последовательно соединенных боевиков при скважинном методе взрывных работ с двумя параллельно- соединенными ЭД в каждом боевике. Количество скважин N=12, концы детонаторных проводов находятся на глубине , материал концевых проводов – медь, тип проводов – ПРН сечением 0,75 мм², сопротивление ЭД r_эд=4,0 Ом.

Определяем удельное сопротивление концевых проводов при температуре t=10⁰C по формуле (3.4).

ρ_t=r₀(1+α(t-20⁰))=0,0175(1+0,004(10⁰-20⁰)=0,0168 Ом·мм²/м.

Определяем длину концевых проводов в одном боевике

Находим сопротивление концевых проводов в одном боевике по формуле (3.1), учитывая, что сечение проводов известно из условия задачи

.

Учитывая схему соединения ЭД определяем сопротивление всех боевиков по формуле

R_б.общ.=N(R_к+ =12(0,74+ =32,9 Ом.

Задача 3. Определить возможность безотказного взрывания зарядов простой последовательной ЭВС (рис. 3.9). Взрываются 20 скважинных зарядов, расположенных в один ряд на расстоянии а=10м друг от друга. Глубина расположения боевика , сопротивление ЭД r_эд=3,8 Ом. Взрывная станция находится на расстоянии L_ст=300м от места присоединения соединительных проводов. Для магистрали применяют медный провод типа ПРГН сечением 2,5 мм² с удельным сопротивлением r_ом=0,00714 Ом/м.

Соединительные, участковые, концевые провода из меди типа ПРН имеют сечение 0,75 мм² с удельным сопротивлением r_ос= r_оу= r_ок=0,024 Ом/м. Температура окружающей среды t=30⁰С. Основные работы ведут с помощью прибора КПМ-1А.

Составляем схему ЭВС.

Определяем длину одного магистрального провода

Рисунок 3.9– Схема ЭВС для примера 3.

Рассчитываем удельное сопротивление магистральных проводов при t=30⁰C по формуле (3.4).

r_м=r_ом(1+α(t-20⁰))=0,00714(1+0,004(30⁰-20⁰)=0,007425 Ом/м.

Определяем длину соединительных проводов, учитывая, что от конца магистральных проводов до первой скважины принято расстояние 20м.

.

Находим длину участковых проводов

.

Определяем длину концевых проводов

.

Рассчитываем удельное сопротивление соединительных, участковых, концевых проводов при t=30⁰С по формуле (3.4).

r_с= r_у=r_к=r₀ (1+α(t-20⁰))=0,0024(1+0,004(30⁰-20⁰)=0,025 Ом/м.

Определяем общее (расчетное) сопротивление ЭВС по формуле (3.6).

R_c=

Ом.

По условию (3.5) проверяем возможность безотказного взрывания

R_с R_ном.

Из таблицы 3.4 находим для прибора КПМ –1А R_ном = 300 Ом.

117,5 Ом < 300 Ом.

Согласно этому критерию 20 последовательно соединенных ЭД надежно инициируются от взрывного прибора КПМ-1А.

Определяем силу тока, проходящего через каждый ЭД по формуле (3.11).

.

Учитывая условие (3.10) проверяем ЭВС по величине тока.

,

12,77 А>1,5 А,

где 1,5 – гарантийная (номинальная) величина тока (см. табл. 3.5) в ЭВС (при постоян ном токе).

Согласно этому критерию безотказности 20 последовательно соединенных ЭД надежно инициируются.

Пример 4. Определить возможность безотказного взрывания зарядов параллельно-пучковой ЭВС (рис. 3.10). Взрываются 10 скважинных зарядов, расположенных на расстоянии а =10м друг от друга. Глубина расположения боевика в скважине , сопротивление ЭД =3,8 Ом. Взрывная станция находится на расстоянии L_ст=300м от места присоединения магистрали к соединительным проводам. Длина одного соединительного провода равна 20м, длина концевых проводов одного заряда равна 30м. Для магистрали применяют медный провод типа ПРГН сечением 2,5мм² с удельным сопротивлением =0,00714 Ом/м. Соединительные, участковые, концевые провода из меди типа ПРН имеют сечение 0,75 мм² с удельным сопротивлением

r_ос= r_оу=r_ок=0,024 Ом/м.

Температура окружающей среды t=30⁰С. Взрывные работы ведутся с помощью прибора КПМ-3.

Рисунок 3.10– Схема ЭВС для примера 4.

Определяем длину одного магистрального провода

Рассчитываем по формуле (3.4) удельное сопротивление магистральных проводов при t=30⁰C.

r_м=r_ом(1+α(t-20⁰))=0,00714(1+0,004(30⁰-20⁰)=0,007425 Ом/м.

Находим длину участковых проводов каждой ветви, учитывая, что в каждой ветви находятся по два участковых провода

.

Определяем длину концевых проводов в каждой ветви

.

Определяем общую удвоенную длину соединительных проводов

.

Рассчитываем по уравнению (3.4) удельное сопротивление соединительных, участковых, концевых проводов при t=30⁰С.

r_с= r_у=r_к=r₀ (1+α(t-20⁰))=0,024(1+0,004(30⁰-20⁰)=0,025 Ом/м.

Расчетное сопротивление одной ветви определим по формуле (3.19)

R_в= R_э.д+ Ом.

Находим по формуле (3.18) расчетное сопротивление ЭВС (при одинаковом сопротивлении ветвей)

R_с.пар= Ом.

Предельно допустимое сопротивление ЭВС определяют по формуле (3.20).

=320 Ом;

По условию (3.16) проверяем ЭВС на надежность взрывания

R_с.пар. R_пр.пар.

6,63 Ом < 320 Ом.

По условию (3.17) ЭВС можно не проверять.

Задача 5. Определить возможность безотказного взрывания зарядов последовательно-параллельной пучковой ЭВС (рис. 3.11). Взрываются 15 скважинных зарядов ВВ, расположенных на расстоянии а =12м друг от друга и соединенных в три группы. Глубина расположения боевика в скважине , сопротивление ЭД =4 Ом. Взрывная станция находится на расстоянии L_ст=250м от места присоединения магистрали к соединительным проводам. Длина одного соединительного провода равна 80м, длина одного участкового . Для магистрали применяют медный провод типа ПРГН сечением 2,5мм² с удельным сопротивлением =0,00714 Ом/м. Соединительные, участковые, концевые провода из меди типа ПРН имеют сечение 0,75 мм² с удельным сопротивлением r_ос= r_оу=r_ок=0,024 Ом/м. Температура окружающей среды t=25⁰С. Взрывные работы ведутся с помощью прибора КПМ-3. Сопротивление ветвей одинаковое.

Определяем длину одного магистрального провода

Рисунок 3.11– Схема ЭВС для примера 5.

Рассчитываем по уравнению (3.4) удельное сопротивление магистральных проводов при t=25⁰C

r_м=r_ом(1+α(t-20⁰))=0,00714(1+0,004(25⁰-20⁰)=0,0073 Ом/м.

Находим длину участковых проводов в одной группе, учитывая, что в каждой ветви находятся по четыре участковых провода

.

Определяем длину концевых проводов одного боевика, учитывая, что в каждом заряде находятся по два концевых провода

.

Находим длину соединительных проводов, учитывая их удвоенную длину и коэффициент запаса проводов

.

Определяем по формуле (3.4) удельное сопротивление соединительных, участковых, концевых проводов при t=25⁰С

r_с= r_у=r_к=r₀ (1+α(t-20⁰))=0,024(1+0,004(25⁰-20⁰)=0,0245 Ом/м.

Находим по формуле (3.41) сопротивление одной группы (ветви)

R_в=

Ом.

Рассчитываем по уравнению (3.38) сопротивление ЭВС (при одинаковом сопротивлении ветвей)

R_{с. см.}= 2

Ом.

Предельно допустимое сопротивление ЭВС при отсутствии в приборе шунтирующего резистора, определяем по формуле (3.42)

=1060 Ом.

По условию (3.44) проверяем ЭВС на надежность взрывания

R_с.см. R_пр.см.

13,63 Ом < < 1060 Ом.

Проверку по условию (3.48) ЭВС производить нет необходимости.

Задача 6. Определить возможность безотказного взрывания зарядов параллельно-последовательной ЭВС (рис. 3.12). Взрывается 18 зарядов, расположенных на расстоянии а =10м друг от друга и соединенных в три группы. Глубина расположения боевика , сопротивление ЭД = 4 Ом. Взрывная станция находится на расстоянии L_ст= 350м от места присоединения магистрали к соединительным проводам. Длина одного соединительного провода равна = 225м, длина одного участкового провода . Для магистрали применяют медный провод типа ПРГН сечением 2,5мм² с удельным сопротивлением = 0,00714Ом/м. Соединительные, участковые, концевые провода из меди типа ПРН имеют сечение 0,75 мм² с удельным сопротивлением r_ос= r_оу=r_ок=0,024 Ом/м.

Температура окружающей среды t=30⁰С. Взрывные работы ведутся с помощью прибора КПМ-3. Сопротивление ветвей одинаковое.

Рисунок 3.12 – Схема ЭВС для примера 6.

Определяем длину одного магистрального провода

Рассчитываем по формуле (3.4) удельное сопротивление магистральных проводов при t=30⁰C

r_м=r_ом(1+α(t-20⁰))=0,00714(1+0,004(30⁰-20⁰)=0,007425 Ом/м.

Определяем длину одной пары участковых проводов в группе (ветви)

Находим длину соединительных проводов в ЭВС

.

Определяем длину одной пары концевых проводов в группе (ветви)

Рассчитываем (см. уравнение 3.4) удельное сопротивление соединительных, участковых, концевых проводов при t=30⁰С

r_с= r_у=r_к=r₀ (1+α(t-20⁰))=0,024(1+0,004(30⁰-20⁰)=0,025 Ом/м.

Расчетное сопротивление одной ветви будет определяться по формуле (3.60)

R_гр=

Ом.

Расчетное сопротивление ЭВС определяем по формуле (3.59)

R_c.пар.=2

Ом.

Предельно допустимое сопротивление ЭВС определяем по формуле (3.42).

=530 Ом;

По условию (3.16) проверяем ЭВС на надежность взрывания

R_с.см. R_см.пар.

19,5 Ом < < 530 Ом.

Задача 7. Для условий задачи 3 данного раздела определить возможность безотказного взрывания зарядов. Взрывание ведется от сети переменного тока напряжением 220В. Схема ЭВС приведена на рис.3.9.

Согласно условиям примера 3 последовательно определяем:

- длину одного магистрального провода ;

- удельное сопротивление магистральных проводов r_м= 0,007425 Ом/м;

- длину соединительных проводов ;

- длину участковых проводов ;

- длину концевых проводов ;

- удельное сопротивление соединительных, участковых, концевых проводов r_с= r_у= r_к= 0,025 Ом/м;

- общее расчетное сопротивление ЭВС R_с=117,5 Ом.

Определяем расчетный ток, проходящий через каждый ЭД сети по формуле (3.66)

I_эд= А.

По условию (3.65) проверяем надежность взрывания зарядов ЭВС

I_эд≥I_н,

1,87 А < 2,5 А.

Заряды данной ЭВС от сети переменного тока напряжением 127В не взорвутся.

Следует перейти на взрывание с более высоким напряжением. Принимаем напряжение 380В.

Тогда

I_эд= А

Условие (3.65) выполняется.

I_эд≥I_н,

3,23 А > 2,5 А.

При напряжении 380 В данная ЭВС надежно обеспечивает взрывание электродетонаторов.

Задача 8. Для условий задачи 4 данного раздела определить возможность безотказного взрывания зарядов. Взрывание ведется от сети переменного тока напряжением 380В.

Схема ЭВС приведена на рис. 3.10.

Согласно условиям задачи 4 последовательно определяем:

- длину одного магистрального провода ;

- удельное сопротивление магистральных проводов при t=30⁰C r_м=0,007425 Ом/м;

- длину участковых проводов каждой ветви, учитывая, что в каждой ветви находятся по два участковых провода ;

- длину концевых проводов в каждой ветви ;

- длину соединительных проводов, учитывая их удвоенную длину ;

- удельное сопротивление соединительных, участковых, концевых проводов при t=30⁰С r_с= r_у=r_к=0,025 Ом/м;

- расчетное сопротивление одной ветви R_в Ом;

- расчетное сопротивление ЭВС (при одинаковом сопротивлении ветвей) R_с.пар=6,63 Ом;

Согласно уравнения (3.68) расчетный ток, проходящий через каждый электродетонатор

I_эд= А.

По условию (3.65) проверяем надежность взрывания зарядов ЭВС

I_эд > I_н,

5,73 А > 2,5 А.

При напряжении 380В данная ЭВС надежно обеспечивает взрывание электродетонаторов.

Задача 9. Для условий задачи 5 данного раздела определить возможность безотказного взрывания зарядов. Взрывание ведется от сети переменного тока напряжением 220В. Схема ЭВС представлена на рис. 3.11.

Согласно условиям задачи 5 последовательно определяем:

- длину одного магистрального провода

- удельное сопротивление магистральных проводов при t=25⁰C r_м= 0,0073 Ом/м;

- длину участковых проводов в одной группе, учитывая, что в каждой ветви по четыре участковых провода ;

- длину концевых проводов одного боевика, учитывая, что в каждом заряде находятся по два концевых провода ;

- длину соединительных проводов, учитывая их удвоенную длину ;

- удельное сопротивление соединительных, участковых, концевых проводов при t=25⁰С r_с= r_у=r_к=0,0245 Ом/м;

- сопротивление одной группы (ветви) R_в= 28,85 Ом;

- расчетное сопротивление ЭВС R_{с. см.}= 13,63 Ом.

Определяем расчетный ток, проходящий через каждый электродетонатор по формуле (3.69).

I_эд= А.

По условию (3.65) проверяем надежность взрывания зарядов ЭВС

I_эд ≥ I_н,

5,35 А > 2,5 А.

При напряжении 220В данная ЭВС надежно обеспечивает взрывание электродетонаторов.

Задача 10. Для условий задачи 6 данного раздела определить возможность безотказного взрывания. Взрывание ведется от сети переменного тока напряжением 220В. Схема ЭВС приведена на рис. 3.12.

Согласно условиям задачи 6 последовательно определяем:

- длину одного магистрального провода

- удельное сопротивление магистральных проводов при t=30⁰C

- r_м= 0,007425 Ом/м;

- длину одной пары участковых проводов в группе (ветви) ;

- длину соединительных проводов в ЭВС ;

- длину одной пары концевых проводов ;

- удельное сопротивление соединительных, участковых, концевых про водов при t=30⁰С r_с= r_у=r_к= 0,025 Ом/м;

- расчетное сопротивление одной ветви R_гр= 0,8 Ом;

- расчетное сопротивление ЭВС R′_c.пар.= 19,5 Ом.

Определяем расчетный ток, проходящий через каждый электродетонатор по формуле (3.71).

I_эд= А.

По условию (3.65) проверяем надежность взрывания зарядов ЭВС.

I_эд ≥ I_н,

1,96 А < 2,5 А.

Заряды данной ЭВС от сети напряжением 220В не взорвутся. Следует перейти на взрывание с более высоким напряжением. Принимаем напряжение 380В. Тогда

I_эд= А.

Условие (3.65) соблюдается.

I_эд≥I_н,

3,24 А > 2,5 А.

Данная ЭВС надежно обеспечит взрывание зарядов.